Los astrónomos han capturado la visión más clara hasta ahora de un agujero negro “renacido” en acción, revelando una dramática explosión que ha sido comparada con un “volcán cósmico” que abarca casi un millón de años luz.
El descubrimiento se centra en la galaxia J1007+3540, donde los científicos han observado un agujero negro supermasivo en el centro que repentinamente reinicia potentes chorros después de haber estado inactivo durante unos 100 millones de años.
Chorros de colisión con entornos extremos de cúmulos de galaxias
Las observaciones de radio muestran que la galaxia está atrapada en una lucha tumultuosa. Los chorros recién activados del agujero negro están empujando hacia afuera, sólo para ser distorsionados y comprimidos por la intensa presión del enorme cúmulo de galaxias que lo rodea.
Se publican los resultados Boletín mensual de la Real Sociedad Astronómica y basado en observaciones de instrumentos de radio altamente sensibles. Estos incluyen el Low Frequency Array (LOFAR) en los Países Bajos y el Upgraded Giant Metrowave Radio Telescope (uGMRT) en la India.
Evidencias de repetidas erupciones de agujeros negros
Aunque la mayoría de las galaxias contienen agujeros negros supermasivos, sólo una pequeña fracción produce chorros masivos de plasma magnetizado que emiten ondas de radio. J1007+3540 destaca porque muestra claramente múltiples ciclos de actividad, lo que indica que su agujero negro central ha estado intermitente durante un largo período de tiempo.
Las imágenes revelan un chorro interior compacto y brillante que indica actividad reciente. Tiene un área más grande a su alrededor, dejada por el plasma descolorido de la erupción anterior. Este material más antiguo parece estirado y comprimido por las duras condiciones del cúmulo circundante.
“Es como ver un volcán cósmico hacer erupción nuevamente después de una pausa, excepto que es lo suficientemente grande como para crear estructuras que abarcan casi un millón de años luz a través del espacio”, dijo el investigador principal Shobha Kumari del Medinipur City College, India.
“Esta dramática superposición de jets jóvenes dentro de lóbulos viejos y cansados es lo que constituye un AGN episódico: una galaxia cuyo motor central se enciende y apaga en escalas de tiempo cósmicas”.
Los científicos detectan un raro AGN episódico
Kumari llevó a cabo la investigación junto con el Dr. Sabyasachi Pal del Medinipur City College, el Dr. Surjeet Paul del Centro Manipal de Ciencias Naturales, India, y el Dr. Marek Zamrozy de la Universidad Jagiellonian, Polonia.
“J1007+3540 es uno de los ejemplos más claros y espectaculares de AGN episódico con interacciones jet-cluster, donde el gas caliente circundante dobla, comprime y distorsiona los chorros”, explicó el Dr. Pal.
Presión extrema da forma a chorros de agujeros negros
J1007+3540 está incrustado en un enorme cúmulo lleno de gas extremadamente caliente. Esto crea fuertes presiones hacia afuera, mucho más altas que las que normalmente se ven en la mayoría de las radiogalaxias. A medida que los chorros se expanden hacia afuera, se ven obligados a doblarse y girar mientras interactúan con este entorno más denso.
Las imágenes de LOFAR muestran que el lóbulo norte de la galaxia está muy comprimido y distorsionado. Los datos revelan un flujo curvo de plasma que parece ser empujado hacia los lados por el gas circundante.
Mientras tanto, las observaciones de uGMRT indican que esta región comprimida tiene un espectro de radio ultra pronunciado. Esto significa que las partículas son muy viejas y han perdido su energía, lo que pone de relieve aún más el efecto de las condiciones extremas del cúmulo.
Una galaxia moldeada por su entorno
Otra característica interesante es una larga y tenue cola de emisión que se extiende hacia el suroeste. Esta estructura muestra plasma magnetizado siendo arrastrado a través del cúmulo, dejando una cola ancha que persiste durante millones de años.
Según los investigadores, esto indica que la galaxia no sólo está produciendo potentes chorros, sino que también está siendo remodelada por el entorno que la rodea.
Información sobre los ciclos de los agujeros negros y la evolución de las galaxias
Sistemas como J1007+3540 proporcionan pistas valiosas sobre cómo se comportan los agujeros negros a lo largo del tiempo. Ayudan a los científicos a comprender con qué frecuencia los agujeros negros cambian entre estados activos y inactivos, cómo los chorros cambian con la edad y cómo los entornos circundantes pueden cambiar la composición de galaxias enteras.
La combinación de actividad renovada, escala masiva y fuertes efectos ambientales hacen de esta galaxia un ejemplo importante de cómo evolucionan las galaxias. En lugar de crecer de manera suave y constante, el proceso parece implicar una tensión continua entre las poderosas explosiones de agujeros negros y la presión del entorno cósmico circundante.
Al estudiar este sistema, los astrónomos están obteniendo conocimientos sobre:
- ¿Con qué frecuencia los agujeros negros cambian entre fases activa y quiescente?
- ¿Cuántos años interactúa el radioplasma con el gas caliente del cúmulo?
- Cómo las erupciones repetidas remodelan una galaxia con el tiempo
¿Qué viene después?
El equipo de investigación planea llevar a cabo observaciones más detalladas utilizando instrumentos de mayor resolución. Su objetivo es examinar más de cerca la región central de J1007+3540 y seguir cómo los aviones recién relanzados se mueven a través de este complejo entorno.
Comprender galaxias como J1007+3540 es clave para desentrañar cómo los agujeros negros afectan su entorno y cómo las galaxias mismas crecen, se cierran y se reactivan a lo largo del tiempo cósmico.
